基于正交试验的盾构掘进江底变形分析与施工方案优化

盾构隧道的施工易引发开挖面上层土体松动塌陷,造成邻近建筑物沉降破坏。针对盾构隧道施工地层变形的问题,依托南京建宁西路过江通道工程,建立有限元模型模拟盾构隧道开挖过程,探究盾构掘进对河床沉降、深层土体水平及竖向位移等影响。以河床表面最大沉降、沉降影响范围、拱顶竖向位移、隧底隆起为指标,支护应力比、埋径比、盾尾注浆压力、泥浆相对密度等为影响因素安排L16(45)正交试验,分析各个影响因素的显著性及主次顺序,结果表明支护应力比和泥浆相对密度对各项指标影响程度较小,可采取最经济水平。由此得到最优水平组合为A_(4)B_(1)C_(4)D_(3)和A_(4)B_(2)C_(4)D_(3),并设计优化追加试验,追加试验方案1减小了埋径比,增加了盾尾注浆压力,结果表明其对地层变形的控制效果更好,为优选方案。

软土地区盾构过河地面沉降特性及其预测方法

盾构过河施工易引起土体损失和变形,造成地表和上部桥梁沉降。依托某淤泥质软土地区盾构过河工程,对浅覆土条件下盾构过河施工引起的地面和桥墩沉降特性进行了实测分析,同时利用长短期记忆网络模型,给出了一种考虑施工时序性和施工过程参量的盾构过河沉降预测方法,并对盾构过河条件下的沉降控制施工措施进行了探讨。研究表明,盾构过河施工引起的河前监测点沉降变化在掘进过程中可以分为四个阶段,临河断面的地表沉降量明显大于其他断面,桩基沉降主要发生于盾构穿河过程中。实测数据的分析表明,长短期记忆网络模型能够较好地对各环施工影响参数和对应沉降进行表征,能够用于盾构过河沉降预测分析。

合江套湘江隧道监控系统设计

合江套湘江隧道是衡阳市首条过江隧道,道路等级为一级主干道。为了保证隧道通行安全通畅,运用了监控一体化管理方法根据先进性、实用性、经济型、方便性的设计理念,参考国内外针对江底、海底隧道施工先进技术手段,结合工程实际情况设置了隧道监控系统。保证了隧道的通行流畅及运营安全。

轨道交通越江隧道盾构选型及设计优化研究

盾构机的选型是盾构施工成败的关键。论文结合轨道交通资阳线宝台大道站—苌弘广场站盾构区间穿越沱江,盾构施工风险高。综合分析多方面影响因素,对盾构选型及优化设计进行探讨分析,根据地质和水文特征,考虑地层渗透性和国内同类工程的选型经验,对比分析各方面影响因素,并进行盾构选型研究,决定采用改进型双模盾构机进行施工,有助于降低施工风险,保证工期。

基于Marc数值仿真软件的过江隧道盾构施工影响分析

为了更好地研究过江隧道盾构时对周围环境的影响,文章以武汉长江隧道为例,采用Marc数值仿真软件探讨不同水深下管片的结构内力变化规律。结果表明,随着水深的增加,管片所受的弯矩和轴力都在增加,并且在水深40 m的环境下,管片所受的弯矩和轴力增幅最大。同时,研究了隧道盾构中多个因素对地表沉降的影响,明确了不同施工环境下地表沉降的允许值。

复杂条件下盾构穿越区间内桥梁拆复建技术研究

阳岐河中桥上跨福州市阳岐河,为城市次干道中桥,交通繁忙。桥梁下部结构位于深厚海相淤泥地层内;桥梁紧邻阳岐河水系综合治理工程截污系统构筑物及排污管道,周边存在110 kV高压架空线及其他市政管线。因桩基入土深度贯穿福州轨道交通5号线福湾路站—齐安路站盾构隧道断面且所在地层力学性能差,需对桥梁进行拆复建。综合考虑周边环境、工期、安全环保要求等因素,通过采用交通一次导边、河水分次导流、桥梁全幅破碎重建、拔除桩基、双排拉森钢板桩基坑支护、折臂吊吊装高压线下空心板等方法,完成了桥梁重建,同时满足主线工期、环保及安全要求,应用效果显著。

兰州轨道交通2号线下穿黄河的大直径盾构隧道方案比选

为了降低地铁盾构隧道多次下穿黄河的风险,以兰州轨道交通2号线火星街站—黄河市场站区间盾构下穿黄河的隧道工程为例,提出公轨分建和公轨合建两种大直径盾构隧道方案,以空间限界设计要点为依据,对两种方案的排水、疏散通道和通风排烟等附属结构进行设计,提出了两种大直径盾构隧道方案的内径尺寸和内部附属结构的空间布置方案,并分析了两种方案中衬砌管片的设计方案与施工力学特性。随后,从工期、工程造价、施工风险及使用效应等角度对比分析了公轨分建与公轨合建两种方案,采用层次分析法选出优选方案。研究结果表明:公轨分建方案盾构衬砌管片建议采用内径为10.2 m、厚度为0.50 m、环宽为2.0 m的衬砌管片,施工时千斤顶采用顺序卸载方式;公轨合建方案盾构衬砌管片建议采用内径为13.9 m、厚度为0.65 m、环宽为2.0 m的衬砌管片,施工时千斤顶采用顺序卸载方式;公轨分建方案优于公轨合建方案。

渗透型高聚物与过江盾构隧道接缝混凝土界面特性

接缝渗漏是运营期过江盾构隧道的主要病害之一,盾构隧道工程常用注浆材料在隧道渗漏处治中与接缝混凝土黏结性能较差,造成渗漏处治效果不理想。在现有注浆材料的基础上研发了新型渗透型高聚物,为进一步研究新型渗透型高聚物用于隧道接缝渗漏处治的适用性,考虑了界面潮湿度、法向荷载、界面粗糙度等因素,设计了渗透型高聚物–混凝土界面直剪试验,研究了界面潮湿度、法向荷载、界面粗糙度等因素对渗透型高聚物–混凝土界面黏结性能的影响,建立并验证了渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度理论模型。结果表明:渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度与法向应力、界面粗糙度呈正比,与隧道潮湿程度呈反比。各因素对渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度的影响从大到小的排序为法向应力>粗糙度>潮湿度。渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度线性回归理论模型服从残差正态分布,能够直观预测抗剪强度与各因素间的定量关系。渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度最高可达1.5 MPa,符合过江盾构隧道渗漏处治需求。

越江泥水盾构隧道泥浆改性及泥膜渗透性状试验研究

为指导越江泥水盾构隧道施工过程中的泥浆性质动态调节,以羧甲基纤维素钠(CMC)和粉细砂为主要调控材料,对不同配比泥浆进行密度、黏度、胶体率测试,并基于API滤失试验研究各配比泥浆的滤失性状及泥膜的渗透特性.结果表明:钠基膨润土-粉细砂-CMC泥浆体系具有良好的分散性,泥浆胶体率普遍在98%以上;对于生成泥皮+渗透带型的砂砾地层,虽然通过掺加粉细砂可有效堵塞地层,减小滤失量,但其形成的泥膜渗透系数和滤失量则相对较大;对于需要快速在开挖面形成泥皮型泥膜的地层,增加CMC的掺量可以有效减小泥膜形成时的滤失量,降低泥膜渗透系数;但CMC掺量过大后所成泥膜孔隙比增大,结构疏松,渗透系数反而呈增长趋势.施工过程中可结合实际需求对泥浆性质进行动态调整,以保障泥水盾构掘进和开舱安全.

盾构输水隧洞带衬垫管片接头承载性能研究

针对在盾构输水隧洞管片衬砌中常采用的带衬垫的管片接头,建立了能够考虑接头混凝土榫槽、螺栓、弹性衬垫、止水衬垫等结构受力特性的三维精细化数值模型,研究带衬垫管片接头从开始承载至极限破坏全过程的承载性能。结果表明:带衬垫管片接头的承载性能十分复杂,在正弯矩工况下可以根据弹性衬垫开始张开、外缘混凝土开始接触、弹性衬垫完全张开3个关键点依次划分为4个阶段。在负弯矩工况下可以根据止水衬垫张开、弹性衬垫开始张开两个关键点依次划分为3个阶段。轴力对接头刚度的影响十分显著,但接头在不同轴力水平下的弯矩-转角曲线仍然符合在正负弯矩工况下的阶段特征。接头在弯矩作用下的极限状态通常是管片接头边缘混凝土先屈服,因此工程实践中需注意对该部位混凝土进行保护或者强化。

多风险叠加工况下盾构隧道下穿秦淮河施工控制技术研究

南京地铁6号线应天东街站~中和桥站区间采用盾构法穿越秦淮河,存在盾构磨桩、穿越河道和在上软下硬土层中掘进等多重风险,因此,对掘进速度、注浆参数、土仓压力等有较高要求。根据类似地层的施工经验,对堤岸加固措施进行对比分析后,南岸采取钻孔灌注桩加高压旋喷桩的加固方案,在此基础上,对盾构施工参数进行优化,并制定了盾构掘进姿态控制、注浆控制、渣土改良等技术措施。按照设定的施工参数,对隧道穿越堤岸桩基和河道进行了数值模拟分析,并结合施工后的监测数据表明:现有的施工参数及措施是合理的,盾构施工对河道及堤岸影响较小,盾构机可以安全穿越秦淮河。

盾构隧道下穿河道及侧穿桥桩方案设计

随着城市地铁的快速发展,地铁隧道下穿河道及侧穿桥桩的风险工程增多。如何保证既有桥桩及河道安全的前提下顺利进行盾构隧道的掘进是一项值得研究的课题。本文以北京地铁17清天区间下穿清河及侧穿北苑东路清河桥为例,采用数值分析及与实际施工后监测数据相互验证手段介绍盾构隧道下穿河道及侧穿桥桩方案,最终提出有效的盾构区间下穿河道及侧穿桥桩设计方案。

运营期过江盾构隧道渗漏原因及机理综述

渗漏是盾构隧道的主要病害之一,掌握过江隧道渗漏的原因及机理,有助于对运营期过江盾构工程中渗漏问题精准处置的材料和方案选择。过江盾构隧道渗漏是在水文地质条件因素、设计因素、施工因素、运营期环境因素等多个方面的共同作用下产生的,根据渗漏部位、渗漏形式、渗漏水量可划分为不同类型。文章综述了近年来国内过江盾构隧道渗漏原因、渗漏病害的影响因素及渗漏灾害的致灾机理,通过从数值模拟、模型试验、理论解析三个方面综述过江盾构隧道渗漏机理可知,数值模拟方面多以二维为主,研究多集中于环向渗漏,纵缝渗漏机理需要进一步深入研究;模型试验多集中于接缝渗漏的研究,管片自身结构渗漏的研究相对较少,建议加深对管片结构渗漏机理的研究;在理论解析方法对隧道渗漏研究方面,已有隧道结构研究模型考虑渗漏形式较为单一,建议在现有基础上提出一种兼具刚体转动和剪切变形的隧道模型。本研究对同类工程具有一定的借鉴。

沪渝蓉高铁崇太长江隧道总体设计方案研究

针对长江口复杂环境下建设高速铁路特长越江隧道面临的重难点问题和技术难题,以沪渝蓉高铁崇太长江隧道为背景,结合工程建设条件开展了越江隧道线位、纵断面布置、隧道分合修、衬砌结构选型、施工组织和运营防灾疏散等方案分析和论证。在河床河槽稳定性分析的基础上,通过技术、经济比较,推荐采用七丫口通道隧址方案,对河床局部深潭采取绕避措施;在分析河床地形、河底冲刷、地质条件和锚击影响的基础上,提出V形坡纵断面布置方案和越江隧道埋深控制原则;经过技术、经济比较,推荐采用单洞双线大断面盾构隧道;根据局部河床冲刷影响分析结果,采用“预制管片衬砌+现浇内衬”复合式双层衬砌结构;按照“保护环境、风险可控、动态调整”的原则,提出采用2台盾构下穿长江独头掘进的施工组织设计方案;利用竖井和盾构轨下通道,在隧道洞身范围设计紧急出口、轨下疏散通道和待避区,制定了“以疏散为主、安全待避、快速救援”的隧道防灾疏散预案。

海珠湾过江隧道总体设计方案研究

海珠湾隧道是打通广州中心城区与南站枢纽快速连通的重要组成部分,具有接线路网复杂、超大直径、地质条件复杂及沿线结构物密集等难点,隧道总体设计难度大。首先,详细阐述隧道建设的意义,综合考虑总体规划、农田占用、征地拆迁和环境效应等因素,探索最优的平面线位,通过分析提出合理的技术指标;同时基于隧道建设条件与特点,制定沿线敏感结构物力学扰动评价指标和标准,开展隧道工法比选分析。然后,对推荐的盾构法进行横断面方案比选,并借助数值法评价不同断面方案诱发的既有结构力学响应,以支撑方案优选设计。最后,明确实施控制条件,进行推荐方案的平面、纵断面设计研究,并分析隧道建设关键技术;针对海珠湾隧道建设特点,通过多因素综合比选,形成合理的工程总体设计方案。

大直径盾构隧道施工对大堤的影响分析

该文对杭州艮山东路过江隧道施工引起的大堤地表沉降实测数据进行分析。结果表明,在盾构通过时和盾构通过后这2个阶段,沉降值所占总沉降的比值较大,分别为44.5%和25.5%。盾构隧道施工对大堤沉降的影响范围为2.3D(D为隧道直径14.5 m)。

古河道沉积区盾构穿越地铁隧道的施工技术

硬X射线自由电子激光装置工程4~5"区间隧道涉及古河道沉积区,此种地质条件下,对盾构姿态控制以及地面、建(构)筑物沉降控制带来了极高的挑战。以此为例,介绍了穿越过程中的成功经验,即通过采用克泥效压注、环箍注浆等一系列技术手段,达到了良好的穿越效果,可为类似工程参考。

城市快速路跨江通道总体方案研究——以宁波镇浦快速路跨甬江通道为例

城市快速路跨江通道的方案决策,往往影响整个工程的总体方案和投资规模。以宁波快速路跨甬江通道为例,针对各种限制因素,在两岸交通组织、区域环境及工程造价和难度方面,深入论证了高架快速路和地下快速路两种方案,最终确定采用“高架快速路+局部设置分离式立交”的建设形式。这一方案将有效改善交通状况,提高城市交通运行效率。

地铁盾构隧道穿越跨河桥施工流固耦合分析

以长春某穿越跨河桥盾构工程为例,分析考虑渗流及不考虑渗流作用2种工况下,跨河桥及其邻域土体的变形特性。研究结果表明:地铁盾构隧道穿越跨河桥施工过程中,考虑应力—渗流耦合作用是必要且合理的,考虑流固耦合影响时的地表最大沉降量、跨河桥的竖向位移及桩身水平位移均明显大于不考虑流固耦合影响。地铁盾构隧道穿越跨河桥施工过程中,盾构隧道左线施工诱发的跨河桥竖向位移及桩身水平位移量占总变形量的60%,右线施工诱发的跨河桥竖向位移及桩身水平位移量占总变形量的40%。地铁盾构隧道穿越跨河桥施工过程中,不考虑应力—渗流耦合作用时,桩身水平位移曲线呈直线型;考虑应力—渗流耦合作用时,桩身水平位移曲线存在一明显拐点,位于河床所在位置。

砂卵石地层盾构始发端头加固技术研究

目前,国内对砂卵石地层盾构始发端头加固研究较少。文章以宁夏中宁县热电联产供热管网穿黄盾构隧道为例,采用工程类比、理论分析和数值模拟等方法,研究砂卵石地层盾构始发端头加固方法及合理加固范围。研究表明:砂卵石地层采用注浆法及端头素混凝土防渗墙的加固方法是合理有效的;在保证加固土体质量的前提下,高水压砂卵石地层纵向加固长度取6 m,径向加固范围取3 m是合理的。